tcp ip 协议简要汇总
OSI 7层模型
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
网络硬件
集线器： 工作在物理层，只能工作在半双工模式（不能同时读写），发送到端口A的数据，集线器上其他端口都能收到，集线器的端口能收到所有其他端口上收到的数据。
交换机：工作在数据链路层，交换机能够通过MAC地址唯一标识设备，交换机不会广播数据，他只会把数据发给指定MAC地址的设备，其内部有个CAM（内容寻址寄存器）
路由器：工作在网络层，路由器的端口与ip地址对应，其内部含有路由表，具有路由寻址功能。
ARP协议
将ip地址转换为MAC地址的过程成为ARP协议，一般过程如下
请求：
hi 大家好我的ip地址是xx，MAC地址是xx，我要向ip地址是xx的家伙发送东西，但我不知道他的硬件地址，你们谁有这个ip地址的，
可否回复我你的MAC地址。
请求将广播给网段中的所有设备，不是该ip的设备将丢弃，而拥有该ip的则
应答：
你好，传输设备，我就是你要找的ip地址为xx的，我的MAC地址是xx
无偿ARP： 当某个设备的IP改变时，该设备会广播通知他的ip已改变
ARP数据包结构：
硬件类型：数据链路层使用的类型数据，在大多数情况下，这个类型是以太网（类型1）
协议类型：ARP请求正在使用的高层协议，一般为IP协议
硬件地址长度：
协议地址长度：
操作码：ARP数据包功能：1表示请求，2表示应答
发送方硬件地址：
发送方协议地址：
目标硬件地址：目标接收方的硬件地址（ARP请求中为0）
目标协议地址：
ip协议
ip头长度一般为20字节，除非含有选项字段
ip数据包结构：
版本号（Version）：
首部长度（Header length）：
服务类型：优先级标志位和服务类型标志，被路由器用来进行流量的优先排序
总长度：ip头与数据包的数据长度
标识符：一个唯一标识的数字，用来识别一个数据包或被分片数据包的次序
标记（Flags）：用来标记一个数据包是否是一个分片，这个域中的值就会被用来将数据包以正确的顺序重新组织
存活时间：定义数据包的生成周期，每经过一个路由器将减1
协议：用来识别在数据包序列中上层协议数据包的类型，比如icmp，tcp，udp
首部校验和：一个错误检测机制，用来确定ip头有没损坏或篡改
源ip地址：
目的ip地址：
选项：保留做额外的ip选项
数据：使用ip传递的实际数据
tcp协议：
tcp数据包结构：
源端口：
目的端口：
序号（sequence num）：用来表示一个tcp片段，这个域用来保证数据流中的部分没有缺失
确认号（ack num）：这个数字是通信中希望从另一个设备得到的下一个数据包的序号
标记（flags）：URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN,都是用来表示所传输的TCP数据包的类型
窗口大小（window size）：tcp接收者缓冲的字节大小
校验和：用来保证tcp头和数据的内容在抵达目的时的完整性
紧急指针：如果设置了URG位，这个域将被检查作为额外的指令，告诉cpu从数据包的哪里开始读取数据
选项：各种可选域，可以在tcp数据包中进行指定
tcp 连接 三次握手
客户端发送 syn
服务端发送ack，syn
客户端发送ack
tcp 关闭连接，四次握手
客户端发送 fin
服务端发送ack
服务端发送fin
客户端发送ack，状态为 TIME_WAIT, 等待 2msl后才会关闭
TIME_WAIT出于2个目的
在这段时间内接收之前未到达的包，防止连接关闭后新的连接收到这些包
等待ack发送成功
因为2msl时间内会确保所有的包会被丢弃（包最长存活时间为msl）
tcp 有发送缓冲区和接收缓冲区
tcp校验和出错则丢弃
tcp有连接队列用于接收三次握手成功的连接，应用程序从tcp队列中获取连接
当连接队列满时，tcp将不理会收到的syn，也不发送任何报文段（即不发送RST）,这样客户端的主动打开最终将超时
Tcp滑动窗口为0时，客户端会发送保活数据包
每个Tcp包都会有确认包，如果收不到则会重复发，直到超过重发次数
TCP不对ACK报文段进行确认， TCP只确认那些包含有数据的ACK报文段
连接建立后每个tcp包都会设置ack标志位
TCP不对ACK报文段进行确认
tcp定时器
1. 超时重传定时器
发送方发送报文，启动定时器，如过没收到确认，则会每隔一定时间重复发送报文
2. 坚持定时器
ACK的传输并不可靠，也就是说，TCP不对ACK报文段进行确认，TCP只确认那些包含数据的ACK报文段。为了防止因为ACK报文段丢失而双方进行等待的问题，发送方用一个坚持定时器来周期性地向接收方查询。这些从发送方发出地报文段称为窗口探查。
如果一个确认丢失了，则双方就有可能因为等待对方而使连接终止：接收方等待接收数据（因为已经向发送方通告了一个非0的窗口），而发送方在等待 允许它继续发送数据的窗口更新。为了防止这种死锁情况的发生，发送方使用一个坚持定时器来周期性的向对方查询，以便发现窗口是否已增大。这些从发送方发出 的报文段称为窗口探查。
3. 保活定时器
1.如果主机可达，对方就会响应ACK应答，就认为是存活的。 2.如果可达，但应用程序退出，对方就发RST应答，发送TCP撤消连接。 3.如果可达，但应用程序崩溃，对方就发FIN消息。 4.如果对方主机不响应ack, rst，继续发送直到超时，就撤消连接。这个时间就是默认 的二个小时。
4. 2msl定时器
主动关闭连接一方处于time_wait状态的时间，在2msl内保持连接
UDP协议
UDP数据包结构：
源端口：
目的端口：
数据包长度：
校验和：
udp端口都与1个有限大小的输入队列相联系，来自不同客户的差不多同时到达的请求将由udp自动排队，接收到的数据报
以其接收顺序交给应用程序，当队列溢出时udp将丢弃数据报。应用程序并不知道输入队列何时溢出
ICMP协议
ICMP数据包结构：
类型（type）：请求或应答
代码（code）
校验和（checksum）
可变域（variable）：依赖于类型和代码域的部分
DHCP协议
dhcp协议是一个应用层协议，能够让设备自动获取ip地址
dhcp数据包结构：
操作码（OpCode）：用来指出这个数据包是DHCP请求还是回复
硬件类型：硬件地址类型（10MB以太网，IEEE802，ATM以及其他）
硬件长度：硬件地址长度
跳数（Hops）：中继代理用来帮助寻找dhcp服务器
事务ID：用来匹配请求和响应的一个随机数
消耗时间：客户端第一次向dhcp服务器发送地址请求后的时间
标记：dhcp客户端能够接受的流量类型（单播，广播以及其他）
客户端ip地址：客户端ip地址（由“你的”ip地址域派生）
“你的”ip地址：dhcp服务器提供的ip地址（最终为客户端的ip地址域的值）
服务器ip地址：dhcp服务器ip地址
网关地址：网络默认网关地址
客户端硬件地址：客户端MAC地址
服务器主机名：服务器主机名（可选）
启动文件：DHCP所使用的启动文件（可选）
选项：用来对dhcp数据包进行扩展，已提供更多功能
dhcp的主要任务是在续租过程中向客户端分配ip地址，以下是续租过程,包含4种不同的数据包
dhcp客户端 =>(发现) dhcp服务器，
dhcp客户端 <=(提供 dhcp服务器
dhcp客户端 =>(请求) dhcp服务器
dhcp客户端 <=(确认) dhcp服务器
发现数据包：
此阶段，客户端ip使用0.0.0.0，因为它还没有ip地址，数据包被发往255.255.255.255，因为这是一个独立于网络的广播地址，因而
能保证这个数据包被发往网络上的每台设备
提供数据包：
此阶段，服务器尝试使用arp提供的客户端硬件地址与之通信，如果失败，则直接广播
请求数据包：
此阶段客户端仍使用0.0.0.0作为ip地址，因为此时还没有完成获取ip地址的过程
确认数据包：
此过程后，客户端才拥有ip
dhcp租约内续租：
dhcp分配的ip只能使用一段时间，如果过期则需续租，租约内续租只需请求和确认这2个步骤。
DNS协议
DNS数据包结构
dns id号：用来对应dns查询和响应
查询/响应(QR)：用来指明这个数据包是查询还是响应
操作码（OpCode）：用来定义消息的请求类型
权威应答（Authoritative Answer，AA)：如果设置了这个值，则说明这个响应是由域内权威域名服务器发出的
截断：用来指明这个响应太长，无法装入数据包而被截断
期望递归(Recursion Desired, RD):当请求中设置了该值，则说明dns客户端在目标域名服务器不含有所请求信息的情况下，要求进行递归查询
可用递归（Recursion Avaiable，RA）：当响应中设置了该值，说明域名服务器支持递归查询
保留（Z):
响应代码：在dns响应中用来指明错误
问题计数：在问题区段中的条目数
回答计数：在回答区段中的条目数
域名服务器计数：在权威区段的域名资源记录数
额外记录数：在额外信息区段中其他资源记录数
问题区段：大小可变，包含有被发送到dns服务器的一条或多条的信息查询的部分
回答区段：大小可变，含有用来回答查询的一条或多条资源记录
权威区段：大小可变，包含指向权威机构域名服务器的资源记录，用来继续解析过程
额外信息区段：包含资源记录且大小可变的区段，这些资源记录用来存储完全没有必要回答的查询相关的额外信息